Come si può aumentare la risoluzione del microscopio?
Il microscopio è una delle apparecchiature principali delle apparecchiature di prova e l'indice importante per giudicare le prestazioni del microscopio è la risoluzione. La risoluzione si riferisce alla capacità di distinguere chiaramente la piccola distanza tra due piccoli punti o due linee. L'occhio umano stesso è un microscopio. In condizioni di illuminazione standard, la risoluzione dell'occhio umano alla distanza di visione (riconosciuta a livello internazionale di 25 cm) è di circa 1/10 mm. Per osservare due linee rette, la risoluzione degli occhi può essere migliorata perché le linee rette possono stimolare una serie di cellule nervose.
La risoluzione dell'occhio umano è solo di 1/10 mm, quindi l'occhio umano non può distinguere oggetti più piccoli di 1/10 mm o la distanza tra due piccoli oggetti più vicini di 1/10 mm. Quindi è apparso da una semplice lente d'ingrandimento macroscopica a un microscopio ottico per l'osservazione microscopica, e poi a un microscopio elettronico. La risoluzione del microscopio è definita come la più piccola distanza tra due piccoli punti che possono essere chiaramente risolti su un campione. La sua formula di calcolo è: D=0.61λ/NA
Nella formula: D è la risoluzione (um); λ è la lunghezza d'onda della sorgente luminosa (um); NA è l'apertura numerica dell'obiettivo (chiamato anche rapporto di apertura).
Si può ricavare dalla formula che la risoluzione del microscopio dipende dalla lunghezza d'onda della sorgente di luce incidente e dall'apertura numerica dell'obiettivo accoppiato. Si può vedere che il metodo per migliorare il microscopio ottico:
1. Ridurre la lunghezza d'onda della sorgente luminosa.
La lunghezza d'onda più corta della luce visibile è 390nm. Se la luce ultravioletta di questa lunghezza d'onda viene utilizzata come sorgente di illuminazione, la risoluzione del microscopio ottico può essere ridotta a 0,2um. Tuttavia, poiché il vetro dei materiali più comuni assorbe una grande quantità di luce con una lunghezza d'onda inferiore a 340 nm, la luce ultravioletta non può formare un'immagine chiara e luminosa dopo una grande quantità di attenuazione. Pertanto, devono essere utilizzati materiali costosi come il quarzo (che può passare attraverso la luce ultravioletta fino a 200 nm) e la fluorite (che può passare attraverso la luce ultravioletta fino a 185 nm) e il microscopio a luce ultravioletta non può essere osservato ad occhio nudo , e anche il campione osservato A causa dei limiti del microscopio, insieme al costo elevato, questo metodo per migliorare la risoluzione del microscopio non è ampiamente utilizzato a causa dei suoi stessi limiti.
2. Aumentare l'apertura numerica NA della lente dell'obiettivo.
Apertura numerica NA=n*sin(u)
Nella formula, n è l'indice di rifrazione del mezzo tra la lente dell'obiettivo e il campione; u è la metà dell'angolo di apertura della lente dell'obiettivo. Pertanto, dal punto di vista del design ottico, adottare opportunamente un angolo di apertura maggiore o aumentare l'indice di rifrazione è diventato un metodo comune per migliorare la risoluzione di un microscopio ottico. Generalmente, il mezzo della lente dell'obiettivo a basso ingrandimento come sotto 10X è l'aria e il suo indice di rifrazione è 1, cioè la lente dell'obiettivo asciutta; il mezzo di immersione in acqua è acqua distillata e il suo indice di rifrazione è 1,33; il mezzo della lente dell'obiettivo ad immersione in olio è olio di cedro o altro olio trasparente, il suo indice di rifrazione è generale intorno a 1,52, vicino all'indice di rifrazione della lente e del vetrino, come la lente a olio 100X di Olympus. La lente dell'obiettivo ad immersione in acqua e la lente dell'obiettivo ad immersione in olio non solo hanno un elevato ingrandimento, ma migliorano anche la risoluzione della lente dell'obiettivo grazie all'uso di mezzi ad alto indice di rifrazione.
